11. Температурный график замораживания, понятие креоскопической и эфтетической температуры, доля вымороженной воды

Характере изменения температуры продукта за время замораживания дают термограммы (температурные графики замораживания).I – охлаждение; II – кристаллизация; III – домораживание

Полученные для различных продуктов, термограммы незначительно отличаются. Каждая кривая состоит, как правило, из трех ярко выраженных участков . Первый участок характеризует процесс охлаждения продукта от начальной температуры до криоскопической. Угол наклона кривой зависит от интенсивности теплоотвода: чем быстрее отводится теплота, тем круче линия графика. На втором участке температура понижается очень медленно (или даже остается постоянной), поэтому наклонная кривая переходит в пологую или горизонтальную линию. Этот участок характеризует процесс кристаллизации воды в продукте. Длина и наклон линии также зависят от интенсивности теплоотвода. На термограмме поверхности продукта при сверхбыстром замораживании этот участок может отсутствовать. Третий участок показывает, как изменяется температура продукта после замораживания, когда основная часть воды перешла в твердокристаллическое состояние. Продолжительность замораживания зависит от начальной и конечной температуры продукта, его теплофизических свойств, геометрических размеров и форм, от температуры и свойств охлаждающей среды, скорости замораживания и пр.. полное замерзание продукта т.е. переход в твердое состояние всей свободной влаги в продукте происходит при эфтетической температуре. Для большинства продуктов она (-60-65⁰С). Таким образам кристаллизация воды в продукте начинается при криоскопической температуре и полностью заканчивается при эвтетической. Долю вымороженной воды при данной температуре: w=1-tкр/t. Доля вымороженной воды показывает отношение кол-во льда содерж. В продукте при данной температуре и изменяется в % w=Gл/(Gл-Gw).

12 Изменения, происходящие в пищевых продуктах при замораживании

При понижении температуры продуктов до криоскопической, изменение их свойств незначительно, т.к. при охлаждении незначительно изменяются свойства воды. Резкое изменение свойств продуктов наступает при температуре ниже криоскопической, когда начинается фазовый переход воды из жидкого в твердое состояние. Тогда теплофизические, качественные и др. параметры продуктов изменяются скачкообразно, т.к. свойства льда резко отличаются от свойств воды: теплоемкость льда примерно в 2 раза меньше теплоемкости воды; теплопроводность примерно в 4 раза, а температуропроводность примерно в 8 раз больше теплопроводности и температуропроводности воды. Т.о., свойства замороженных пищевых продуктов зависят от соотношения жидкой и твердой фаз.

Изменение физических и теплофизических свойств продуктов

Плотность. Плотность воды имеет максимальное значение при температуре 3,98 ^оС. При понижении температуры воды и переходе ее в твердое состояние плотность скачкообразно уменьшается. Это объясняется расширением воды при превращении в лед. Плотность большинства замороженных продуктов на 5÷8% меньше плотности незамороженных. Рисунок 5 – Зависимость изменения плотности воды от температуры Теплопроводность. Теплопроводность продукта при замораживании возрастает потому, что у льда она почти в 4 раза выше, чем у воды. _З = _о + ∆ ·, где _о – коэффициент теплопроводности охлажденного продукта, Вт/(м·К);

∆ – приращение теплопроводности при вымораживании всей влаги.

Для биологических материалов ∆ = 0,9 ÷ 1 Вт/(м·К).

Рисунок 7 – Зависимость изменения теплопроводности продукта от температуры

Температуропроводность , а, м²/с, – величина, характеризующая скорость изменения (выравнивания) температуры. Для замороженного продукта а_З = _З/(с_З · _З) При замораживании температуропроводность продукта увеличивается и при конкретной заданной температуре может быть определена по формуле а_З = а_о + ( 2,08 ·16^-6) , где а_о – температуропроводность незамороженного продукта, м²/с. Зависимость изменения температуропроводности продукта от температуры представлена на рисунке 8. Структурные и качественные изменения в продуктах

Помимо изменения физических и теплофизических свойств при замораживании продуктов происходят и другие изменения, которые влияют на выбор способов и режимов замораживания.

При замораживании изменяются структура и качество продукта, а именно происходит: – изменение окраски из-за оптического эффекта (преломление света кристаллами льда);

– частичная потеря свойственного им запаха; – некоторое снижение содержания витаминов, хотя большинство их устойчивы к замораживанию; – изменение кислотности клеточных растворов, т.к. увеличивается концентрация растворимых в клеточном соке веществ; – продукты твердеют; – происходит усушка неупакованных продуктов вследствие сначала испарения воды, затем сублимации льда с их поверхности. Интенсивность этих изменений зависит от различных факторов. Снижение их достигают правильным выбором режима, способа, продолжительности замораживания, применением газонепроницаемых упаковочных материалов и пр.